阅读说明：本技术 磁盘装置以及磁盘装置的记录方法 (Magnetic disk device and recording method for magnetic disk device ) 是由 友田悠介 原武生 前东信宏 于 2019-07-08 设计创作，主要内容包括：实施方式提供能够使磁记录的品质提高的磁盘装置以及磁盘装置的记录方法。根据实施方式,磁盘装置具备磁头、磁盘和控制部。磁盘记录有用于在由所述磁头记录数据时定位所述磁头的伺服图形。控制部基于所述伺服图形设定所述磁盘的每个预定单位的记录条件,根据该设定的记录条件向所述磁盘进行数据的记录。(Embodiments provide a magnetic disk device and a recording method for a magnetic disk device that can improve the quality of magnetic recording. According to an embodiment, a magnetic disk device includes a magnetic head, a magnetic disk, and a control unit. The magnetic disk is recorded with servo patterns for positioning the head when recording data by the head. The control unit sets a recording condition for each predetermined unit of the magnetic disk based on the servo pattern, and records data on the magnetic disk according to the set recording condition.)

磁盘装置以及磁盘装置的记录方法

本申请享受以日本专利申请2019-28328号(申请日：2019年2月20日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包括基础申请的全部内容。

技术领域

实施方式涉及磁盘装置以及磁盘装置的记录方法。

背景技术

磁盘装置具有利用磁记录数据的记录介质。该记录介质例如成圆盘形状，构成为由磁头(head)在圆盘的表层上、且在圆周方向上记录数据。这种记录介质因其制作原理，会在同一周内的记录区域产生磁特性的偏差(波动)。一般而言，在磁盘装置中，在同一周内会以相同的记录条件记录数据，因而，数据的记录条件基于同一周内的记录区域中的最难记录的特性来决定。通过这样设定记录条件，在磁盘装置中保证在同一周内的数据的记录品质。

然而，考虑当数据的记录条件基于同一周内的记录区域中的最难记录的特性来决定时，在该记录区域以外的区域，有虽然满足了记录条件但会变为并非最佳的情况。也就是说，在该情况下，记录条件变得过剩。因此，在该记录区域以外的区域，会以过剩的记录品质记录数据。

此外，在磁盘装置中，为了消除上述的记录条件过剩的情况，已知如下技术：写入测试图形(test pattern)，对其写入品质进行评价，由此预先评价周内分布，并基于其结果来按每个扇区(sector)使电流波形变化。

另外，在磁盘装置中，已知按照预先调查的介质的周内分布来使记录密度变化的技术。

在上述的写入测试图形的技术中，需要存储测试图形的区域以及进行评价的处理。另外，在上述的使记录密度变化的技术中，也考虑若使记录密度变得过窄则有数据的可靠性会出现问题的情况。

因此，需要能够以与上述使记录条件最优化的技术不同的方法设定适当的记录条件的磁盘装置。

发明内容

本发明提供能够通过适当地设定记录条件来使磁记录的品质提高的磁盘装置以及磁盘装置的记录方法。

一个实施方式涉及的磁盘装置具备磁头、磁盘和控制部。磁盘记录有用于在由所述磁头记录数据时定位所述磁头的伺服图形。控制部基于所述伺服图形设定所述磁盘的每个预定单位的记录条件，根据该设定的记录条件向所述磁盘进行数据的记录。

附图说明

图1是表示第1实施方式涉及的磁盘装置的构成的一例的图。

图2是表示以往的BER分布的一例的图。

图3是图2的P部分的放大图。

图4是表示以往的BER分布的半径位置依赖性的结果的一例的图。

图5是表示以往的在不同半径位置的每个扇区的BER分布的一例的图。

图6是表示以往的外周侧的连续磁道上的每个扇区的BER分布的一例的图。

图7是用于说明该实施方式涉及的伺服图形的图。

图8是表示该实施方式涉及的伺服图形的一例的图。

图9是表示该实施方式涉及的设定记录条件并对盘进行数据记录的处理的一例的流程图。

图10是表示该实施方式涉及的伺服图形的另一例的图。

图11是表示其他实施方式涉及的磁盘装置的构成的一例的图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。此外，公开只不过是一个例子，发明并非由以下的实施方式中记载的内容所限定。本领域技术人员能够容易地想到的变形当然包括在公开的范围内。为了更加明确地进行说明，在附图中有时也相对于实际的实施形态变更各部分的尺寸、形状等来将其示意性地示出。在多个附图中，对对应的要素标注相同的参照数字，有时也省略详细的说明。

(第1实施方式)

图1是第1实施方式涉及的磁盘装置的框图。

如图1所示，磁盘装置1例如构成为硬盘驱动器(HDD)，具备磁盘(以下记作盘)2、主轴马达(SPM)3、致动器4、音圈马达(VCM)5、磁头(以下记作头)10、头放大器IC11、R/W通道12、硬盘控制器(HDC)13、微处理器(MPU)14、驱动器IC15和存储器16。另外，磁盘装置1能够与主计算机(主机)17连接。头10具备写头(记录头：writer)10W、读头(再现头：reader)10R以及作为高频振荡元件的自旋转矩振荡器(Spin-Torque-Oscillator：STO)100。此外，R/W通道12、HDC13以及MPU14也可以组装于单芯片集成电路。

盘2例如具有形成为圆板状的由非磁性体形成的基板。在基板的各表面，作为基底层的由表现为软磁特性的材料形成的软磁性层、在其上层部的在相对于盘面垂直的方向上具有磁各向异性的磁记录层、以及在其上层部的保护膜层按所记载的顺序层叠。在此，将头10的方向设为上层。

盘2固定于主轴马达(SPM)3，通过该SPM3而以预定的速度旋转。此外，盘2并非限于1片，也可以在SPM3设置多片盘2。SPM3由从驱动器IC15供给的驱动电流(或驱动电压)驱动。在盘2中，由头10记录并再现数据图形。盘2具有监视用区域(评价区域)200。监视用区域200是用于评价STO100的振荡特性的专用区域。监视用区域200例如设置于盘2的径向的最外周或最内周的一部分。

致动器4转动自如地设置，并且在其前端部支承有头10。通过由音圈马达(VCM)5使致动器4转动，头10移动到盘2的所期望的磁道上并定位。VCM5由从驱动器IC15供给的驱动电流(或驱动电压)驱动。

头10具有滑块8、形成于滑块8的写头10W和读头10R。根据盘2的片数而设置多个头10。

头放大器IC11包括与STO100的驱动、振荡特性的检测等有关的电路。例如，头放大器IC11具有STO控制部111、记录线圈控制部112、再现信号检测部113和加热器控制部114。头放大器IC11执行STO100的驱动、驱动信号检测等。再者，头放大器IC11将从R/W通道12供给的与写数据相应的写信号(写电流)供给到写头10W。另外，头放大器IC11放大从读头10R输出的读信号并向R/W通道12传输。

STO控制部111控制向写头10W的STO100通电的电流。

记录线圈控制部112包括记录信号模式控制部和记录电流控制部。记录线圈控制部112根据写入信号来控制向写头10W的线圈供给的记录电流。

再现信号检测部113检测通过读头10R再现的信号(读数据)。

加热器控制部114控制向加热器的电力供给。即，加热器控制部114切换加热器的开/关(ON/OFF)。

R/W通道12是处理与读取(读)/写入(写)关联的信号的信号处理电路。R/W通道12包括执行读数据的信号处理的读通道、和执行写数据的信号处理的写通道。R/W通道12将读信号变换为数字数据，从数字数据解码读数据。R/W通道12对从HDC13传送的写数据进行编码，并将编码后的写数据传送到头放大器IC11。

HDC13控制经由头10、头放大器IC11、R/W通道12以及MPU14向盘2的数据的写入和从盘2的数据的读取。HDC13构成磁盘装置1与主机17的接口，执行读数据和写数据的传送控制。即，HDC13作为接收从主机17传送的信号并且向主机17传送信号的主机接口控制器而发挥功能。在向主机17传送信号的情况下，HDC13遵从MPU14而执行由头10读取、解码出的再现信号的数据的纠错处理。另外，HDC13接收从主机17传送的指令(写指令、读指令等)，将接收到的指令发送给MPU14。

MPU14是磁盘装置1的主控制器(控制部)，执行读/写动作的控制和头10的定位所需的伺服控制。MPU14具有信号测定部141、信号比较运算部142和判定部143。信号测定部141、信号比较运算部142以及判定部143由固件(程序)执行。

信号测定部141使头10执行信号的记录再现动作，读取盘2所记录的数据并取得再现信号。信号测定部141将与取得的再现信号关联的数据保存于存储器16。另外，信号测定部141将与取得的再现信号关联的数据发送给信号比较运算部142。例如，信号测定部141使头10执行向STO100的通电为接通(ON)的状态的数据图形、和相比于通电断开(OFF)和通常的动作时通电的电流值较小的状态的数据图形的记录，使头10(头放大器IC11)取得各个状态下的再现信号。

信号比较运算部142从存储器16取得与读取在向STO100的通电为接通状态、和相比于通电断开以及通常的动作时通电的电流值较小的状态的各个状态下所记录的数据图形而得到的再现信号关联的数据，对这些数据进行比较等运算处理。信号比较运算部142将运算处理的结果保存于存储器16。另外，信号比较运算部142将运算处理得到的结果发送给判定部143。

判定部143根据信号比较运算部142的运算处理的结果来判定STO100的振荡特性。即，判定部143根据信号比较运算部142的运算处理的结果来进行STO100的劣化和/或STO100的良好或不良的判断。判定部143具有成为用于评价STO100的振荡特性的基准的判定值。该判定值可以任意设定。例如，判定值是对于比较了取得的与再现信号关联的数据而得到的值(比较数据)的阈值等。判定部143根据比较数据比判定值大还是比判定值小来判断STO100的振荡特性。判定部143也可以具有在比较数据达到预定的判定值的情况下指示磁盘装置1使得发出警告的功能。在此，比较数据例如是与再现信号关联的数据的差分数据或者比率数据。

驱动器IC15遵从MPU14的控制来控制SPM3和VCM5的驱动。通过VCM5驱动，头10被定位至盘2上的目标磁道。

存储器16包括易失性存储器以及非易失性存储器。例如，存储器16包括由DRAM形成的缓冲存储器以及闪速存储器。存储器16储存MPU14的处理所需的程序和参数。

接着，对向盘的数据的记录品质的评价进行说明。图2以及图3是用于说明使用以往的头对盘进行数据的记录的情况下的记录品质的评价的图。

图2是表示在磁盘装置中使用以往的头进行了数据的记录的情况下的每个扇区的误码率(以下称为“BER”。)分布的一例的图。此外，图左侧为头10的BER分布10A，图右侧为另一个头10的BER分布10B。这两个BER分布10A、10B是使用同一构成的不同的头10所得到的分布。如图2所示，可知两个BER分布10A、10B由于头以及盘不同因而每个扇区的分布大为不同。此外，图2的P部分的放大图表示于图3。

另外，一般而言，磁盘装置中的记录品质的评价以一周或一百几十个扇区为单位来评价。因此，以1/4至一周为单位的平均BER得以评价，并根据该评价结果来决定记录电流的设定值。然而，如图2所示，若按每个扇区评价BER的偏差，可看到每几个扇区的偏差和/或遍布一周而BER分布发生变动的低频的波动等，显现复杂的特征。这种周内分布的偏差例如与盘的周内的顽磁力分布大致一致，在盘的制造过程中发生的周内的磁特性的变化是一个重要原因。由于像这样在周内有偏差，因此若在同一周内利用固定的电流值进行数据的记录，则在特定的扇区将会以没被最优化的记录电流的设定进行数据记录。

图3是图2的P部分的放大图。更详细而言，是将按每个扇区测定的BER分布在角(angle)方向上放大后的图。在本实施方式中，在每个扇区进行了500次测定，因而用分布示出了其500次测定结果。在图2中，以整体扇区为范围而表示了角方向的宽度，因而无法视觉识别图示水平方向的分布。因此，在图3中，从头所需要的适当的BER分布在图示上下方向上偏离了的值以被强调的方式而示出。

图4是表示BER分布的半径位置依赖性的结果的一例的图。此外，图左侧示出了盘的外周侧的半径位置的BER分布，图右侧示出了盘的内周侧的半径位置的BER分布。

图4中示出了BER分布10A1～10A5，号码越小，则分布成为越靠外周侧的半径位置的BER分布。另外，BER分布10A1、10A2、10A3是外周侧的连续的半径位置的BER分布，BER分布10A5是内周侧的半径位置的BER分布。BER分布10A4示出了外周侧的半径位置与内周侧的半径位置之间的中周的半径位置的BER分布。此外，图5是表示不同的半径位置处的每个扇区的BER分布的一例的图，图4的BER分布10A1、10A4、10A5在图示水平方向上放大而示出，并示出了外周、中周、内周的各自的半径位置处的BER分布不同这一情况。另外，图6是表示外周侧的连续磁道上的每个扇区的BER分布的一例的图，图4的BER分布10A1、10A2、10A3在图示水平方向上放大而示出。示出了BER分布10A1、10A2、10A3为大致相似形的分布。

主要根据图4能够视觉识别：(1)在最外周的半径位置的BER分布10A1、10A2、10A3中，能看出高频分量的BER的偏差；(2)存在遍布一周的BER的低阶波动；(3)在外周的相邻磁道彼此间(BER分布10A1、10A2、BER分布10A3)，具有大致类似的BER分布；以及(4)在外周/中周/内周，BER分布的特征大为不同。鉴于上述(1)至(4)可知，通过进行在每个半径位置考虑了各扇区的BER分布的记录电流设定的最优化，能够实现能进行比以往更高品质的数据记录的磁盘装置。

在本实施方式中，对通过利用一般记录于磁盘的伺服图形来使每个扇区的线记录密度变化从而实现高品质的数据记录的磁盘装置1进行说明。

图7是用于说明伺服图形的图，图8是表示伺服图形的一例的图。如图8所示，伺服图形D1中包含有头的定位所使用的多个数据D11至D15、以及后述的记录品质判定数据RE1。伺服图形例如通过被称为伺服磁道写入器的制造装备在磁盘装置1的制造时写入盘中。

图7中示出了在盘2的外周侧(OD)与盘2的内周侧(ID)之间设置于三个半径位置的扇区S1、S2、S3的伺服图形D1、D2、D3。此外，为了便于图示，在图7中，示出了三个扇区S1、S2、S3的伺服图形D1、D2、D3，而在各扇区都记录有伺服图形。各伺服图形D1、D2以及D3中分别包含有记录品质判定数据RE1、RE2以及RE3。以下，有时将伺服图形总称为伺服图形D，有时将记录品质判定数据总称为记录品质判定数据RE。记录品质判定数据RE1至RE3分别是用于判定相应扇区的记录介质的特性(记录品质)的数据。记录品质判定数据RE例如既可以为表示与记录品质相应的数据量，另外也可以为在记录品质大幅超过一定品质的情况下成为表示“1”的数据、在记录品质为超过一定品质的程度的情况下成为表示“0”的数据。

此外，为了确保记录品质，各扇区S1、S2、S3确保了一定以上的品质。该记录品质判定数据RE1至RE3能够在进行将伺服图形D记录于盘2的处理时利用记录有测试图形且能够从盘2取得的BER分布来检测各扇区的记录品质从而预先求出。而且，假设使其包含于各扇区的伺服图形。由此，MPU14能够在将数据记录于盘2的情况下检测成为数据的写入对象的扇区的记录品质并设定最佳的记录条件。

接着，说明基于伺服图形D设定记录条件并进行数据的记录的处理。图9是表示MPU14所执行的设定数据的记录条件并对盘2进行数据记录的处理的一例的流程图。

MPU14首先测定盘2的同一周内、也即是同一磁道内的每个扇区的记录品质(ST101)。MPU14从伺服图形D取得预定的同一磁道内的每个扇区的记录品质判定数据RE。然后，MPU14降低同一磁道内记录品质最差的扇区的线记录密度(ST102)。

接着，MPU14判定是否实施电流调整(ST103)。在判定为要实施的情况下(ST103：是)，MPU14实施电流调整(ST104)。在实施了电流调整的情况下(ST104)、或者不实施电流调整的情况下(ST103：否)，MPU14判定容量是否不足(ST105)。该电流调整例如通过由MPU14控制STO控制部111以及记录线圈控制部112来执行。通过按照变更了的线记录密度调整为适当的电流设定值，从而矫正通常的记录电流下的低频的BER的偏差，用向STO的通电电流抑制高频的偏差，或者通过相反或复合的调整，能够使BER的偏差均衡化。例如，在降低线记录密度的情况下，MPU14能够降低电流值。由此，无需使记录宽度加宽，就能够使该扇区的记录品质提高。但是，与记录密度降低相应地，数据的记录容量会减少。

在判定为容量不足的情况下(ST105：否)，MPU14提高同一磁道内记录品质最好的扇区的线记录密度(ST106)。然后，处理返回至步骤ST103。由此，由MPU14进行上述的步骤ST103的是否实施电流调整的判定。

在此，详细说明调整线记录密度的方法。如上所述，在本实施方式中，在为了在同一磁道内使记录品质均质化而降低了BER差的扇区的线记录密度的情况下，为了担保磁盘装置1的记录容量，在同一磁道内使BER良好的扇区的线记录密度上升。此外，在本实施方式中，关于使其线记录密度变化的扇区，以基于伺服图形D所包含的记录品质判定数据RE来决定的情况进行说明，但也可以除了记录品质判定数据RE还考虑数据区的每个扇区的BER偏差。使得通过在同一磁道内降低品质最差的扇区的线记录密度从而能够确保该扇区的记录品质。由此，线记录密度变更了的扇区与线记录密度没有变更的扇区变为具有不同的块长度。另外，同一磁道内包含使线记录密度降低了的扇区和使线记录密度提高了的扇区，因此，使得在同一磁道内具有两个以上的成为极值的线记录密度。

再者，如上述参照图4说明的那样，相邻的扇区的BER分布有相似的倾向。因此，在设定任意扇区的记录条件的情况下，MPU14也可以利用该任意扇区的前后、左右的扇区的记录品质判定数据RE来设定该任意扇区的记录条件。如此，在使线记录密度降低了的情况下容量不足时，也可以利用该任意扇区的前后、左右的扇区的记录品质判定数据，提高包括品质最好的扇区或者其周边的扇区在内的多个扇区的线记录密度，由此担保磁盘装置1的记录容量。如此，也能够进行记录品质的均衡化(BER的偏差的均衡化)。如上，通过进行记录品质的均衡化，由此使线记录密度变化以使得消除以上使用图2、图4所述的波动、也即是如1阶、2阶那样的低阶的波动，能够使BER的偏差均衡化。因此，通过本实施方式的处理，在进行了记录品质的均衡化并进行了数据的记录的情况下，如此记录的数据的BER分布相比于图2、图4那样的BER分布10A、10B等，波动大幅消除。

另一方面，在判定为容量并非不足的情况下(ST105：否)，MPU14判定是否结束(ST107)。例如，该判定基于针对成为记录对象的磁道是否结束了全部处理来进行。在MPU14判定为没有结束的情况下(ST107：否)，处理返回至步骤ST101，在判定为结束的情况下，MPU14基于设定的记录条件，执行数据的记录(ST108)。

根据如上说明的磁盘装置1，能够在由头10向盘2记录数据时，基于为了在盘2上定位头10所使用的伺服图形D，设定盘2的每个扇区(预定单位)的记录条件，并根据该设定的记录条件向盘2进行数据的记录。因此，磁盘装置1能够适当地设定记录条件，能够使磁记录的品质提高。

另外，磁盘装置1通过使在伺服图形D的一部分包含记录品质判定数据RE，能够同时进行头10的定位和记录条件的设定。

此外，在本实施方式中，伺服图形D包含记录品质判定数据RE，因而盘2的面记录密度将会损失0.5％左右。然而，由于能够以与每个扇区的特性相符的记录条件记录数据，故可期待1％以上的面记录密度的增益。因此，总体而言将改善面记录密度。

另外，在上述实施方式中，说明了伺服图形D包含记录品质判定数据RE的构成，但是使用伺服图形来设定记录条件的方法不限于此。例如，也可以使得利用以往的伺服图形所包含的数据的振幅H的大小。图10是表示伺服图形的另一例的图。如图10所示，考虑利用伺服图形D4所包含的数据中的末尾的数据部分的振幅H，例如判定：如果振幅H比预定宽度大则该扇区的记录品质表示记录品质大幅超过了一定品质，如果振幅H在该预定宽度以下则表示记录品质为超过一定品质的程度。这样构成，也能够实现与上述实施方式同样的效果。另外，由于无需对伺服图形D4附加记录品质判定数据RE，因而能够防止盘2的面记录密度的损失。

(其他实施方式)

上述实施方式说明了在进行数据的记录时使用STO控制部(高频辅助)111的磁盘装置1，但是能够应用本发明的磁盘装置不限于使用高频辅助的磁盘装置。例如也可以是使用热辅助的磁盘装置。图11示出了在进行数据的记录时使用热辅助的磁盘装置1的概略构成的一例。如图11所示，在磁盘装置1中，代替STO控制部(参照图1)111而设置有激光二极管(LD)控制部115(热辅助控制部)。再者，也能够将本发明应用于在进行数据的记录时不使用基于高频和/或热的辅助的磁盘装置。

另外，在上述实施方式中，以在变更线记录密度时不对变更线记录密度的比例设置限制的情况进行了说明，但也可以设置限制。例如，考虑在相邻的扇区将线记录密度变化的比例限制为使其抑制在一定比例以内、例如10％以内，实施变更线记录密度的处理。这样构成，能够避免相邻的扇区的线记录密度变为显著不同的状态，因而使得能顺畅地进行数据的记录处理。

此外，虽然说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式是作为例子而提示的，并非意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种各样的方式来实施，在不脱离发明要旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式和/或其变形包含于发明的范围和/或要旨内，并且包含于技术方案中记载的发明及与其等同的范围内。